祖厉河流域1:50 000与1:250 000比例尺DEM信息容量的比较

以甘肃省祖厉河流域为实验样区,以1:50 000 DEM为基准,运用比较分析与数理统计的方法,研究该区域 1:250 000 DEM描述地表形态的精度特征.基本技术平台为ArcGIS 8.3软件.研究结果表明,利用1:250 000 DEM所提取的流域各级河网、地面坡度、地面坡向3种因子与基于1:50 000 DEM 所提取的各因子相比较,均存在不同程度的信息损失,1:50 000 DEM能较好地模拟真实的地面信息.研究成果为半干旱区集水农业工程的规划和水土保持等应用标准的制定提供了理论依据.     

晋西黄土丘陵沟壑区流域特征研究

以山西省方山县黄土丘陵沟壑区为研究区域,应用ArcGIS的空间分析功能和水文分析工具,以DEM为基础数据对流域地形地貌特征进行了提取。研究表明:研究地区的地势起伏度在0～265.5m间,地面粗糙度为1～2.72。通过探讨汇流阈值与沟壑密度的关系,得到汇流阈值为80～150的栅格范围内的沟壑密度为6.93～4.24km/km2。对研究区流域进行提取,得到流域形状系数的最小值为0.01,最大值为0.93,狭长流域面积为647.95km2,占研究区总面积的90.87%,其中土石山区狭长流域面积为531.88km2;卵状流域仅65.05m2,占9.56%。     

基于地形因子的土壤水分反演研究——以延河流域为例

以延河流域为研究区域,应用Landsat5/TM遥感数据和DEM数据进行归一化植被指数和地表温度的反演,并对气温参数进行了高程、坡度、坡向、地形遮蔽等地形因子的订正,更为精细地表达局地温度的空间分布差异。运用ERDAS的空间建模工具,反演得到温度植被干旱指数分布图。结果表明,此方法较好地反映了延河流域土壤的相对干旱状况,是一种比较有效和充分考虑地形因子影响的监测土壤水分的方法。     

延河流域NDVI与主要气候因子的时空相关性研究

基于RS技术提取延河流域2000-2004年的NDVI影像,基于GIS技术生成流域气温和降水的内插分布图,并利用线性回归分析法和空间回归分析法分别对NDVI与气温和降水的时间、空间相关关系进行研究,以期为区域水资源可持续利用和生态环境的可持续发展提供科学依据。结果表明：（1）延河流域的植被NDVI存在明显的时空差异性,...     

基于ANUSPLIN的黄土丘陵区气象要素插值方法对比与评估

气象要素是反映地球水热过程的关键因子，气象数据的准确获取对生态保护和农业生产研究具有重要意义。黄土丘陵区是典型的丘陵沟壑区，地形严重影响气象要素的插值结果，制约了数据的准确性。为了获取黄土丘陵区的温度、降水的空间分布，探索地形变化对气象空间插值结果的影响，本研究基于专业气象插值软件ANUSPLIN以延河流域及周边2010—2021年105个气象站点逐日温度降雨资料为基础，引入25 m、90 m、1 km三个不同精度的数字高程模型作为协变量进行插值，从而获得黄土丘陵区温度降水栅格数据以揭示该地区降水的时空变化规律，评估ANUSPLIN插值方法是否能在黄土丘陵区较好的适用。结果表明：（1）延河流域东部延长地区温度较高、西部温度较低；降雨量空间插值显示中部与西北部较低，东部较高，温度降雨皆符合以往气象站数据规律，ANUSPLIN模型对黄土丘陵沟壑区温度降雨空间插值有较好的适应性。（2）在三种不同的分辨率DEM模拟场景下，温度插值精度排序为：25 m>90 m>1 km；降雨插值精度排序为：90 m>25 m>1 km。本研究的结果为丘陵区气象分布和插值提供了参考依据。     

秦岭北麓冲洪积扇区环境影响下传统村落布点特征初探

秦岭北麓坡陡谷深、河谷密集,山前形成大片冲洪积扇相互叠加、连接成带。冲洪积扇具有特殊的地质构造,影响了秦岭北麓的水系展布、地形地貌,使其具有气候湿润、水流密集、天然渗水和植被繁茂等环境特征。秦岭北麓的传统村落在此延续千年,与其环境形成了良好的适应关系,因此这些村落的经验十分值得学习与借鉴。文中通过运用GIS软件进行河网提取、河道分级、流域分析、坡向坡度和密度分析,对秦岭北麓175个村庄的选址与布点进行分项研究与数据统计,得出秦岭北麓的村庄布点具有逐小水、趋域界;背山、临下、居顶和扇形布局模式的特征和最终决定村落布点的根本性因素、主导性因素和决定性因素。     

DEM内插算法对区域坡长提取的影响分析——以陕北黄土丘陵区为例

利用陕北黄土丘陵区10m分辨率的高程数据,在Visual Studio平台下,实现双线性内插、反距离加权内插以及移动曲面拟合这三种DEM内插算法,进而对不同的内插DEM采用多流向算法实现坡长提取,最后对不同内插DEM提取的坡长进行空间结构分析、坡长精度分析、栅格坡长值的空间统计分析以及不同分辨率下(10m,25m,50m)不同内插算法坡长提取的比较分析。分析结果表明:(1)移动曲面拟合内插DEM生成的栅格坡长表面可正确表达各层级径流线信息,并具有与原始DEM以及坡度图相同的空间结构特征即表面的光滑连续特性,且其坡长提取精度最高,是适用于陕北黄土丘陵区域坡长提取的DEM内插算法;(2)空间统计分析表明,在实验区域内,不同内插算法在坡长值较小区域有显著性差异;(3)不同分辨率比较分析表明,在陕北黄土丘陵区域,不同分辨率对不同内插DEM坡长提取无显著性影响,且验证了分辨率越低坡长提取值越大的规律。     

适用于地形复杂地区水土流失评价的高分辨率DEM建立方法

选择地形复杂、水土流失严重的东北黑土漫岗区和南方红壤丘陵区为研究区,利用AUNDEM软件和1∶1万数字地形图,对两地区高分辨率水文地貌关系正确DEM的建立方法进行研究,并对所建DEM的质量进行了评价。结果表明,利用ANUDEM和1∶1万地形图插值建立的两个样区DEM三个主要参数分别为:东北黑土漫岗区分辨率1 m,迭代次数40,第二糙度系数0.5;南方红壤丘陵区分辨率5 m,迭代次数40,第二糙度系数0.6。通过与基础数据比较、DEM对地形的表现能力及水系网络分析三个方面对DEM的质量进行了评价,结果表明所建DEM能正确表现地形的形态及其与水系网络的关系,其派生等高线与原等高线符合度高。利用ANUDEM和数字地形图,可建立两类型区水文地貌关系正确的DEM,为水文和土壤侵蚀模拟分析提供支持。     

延河流域土地利用格局时空变化与驱动因子分析

利用GIS技术和景观生态学的方法,对延河流域1985~2000年的土地利用格局特征及其动态变化的驱动因子进行了分析,得出以下结论:1)从1985年至2000年,耕地、草地仍占据明显的优势,二者始终占流域总面积的88%以上。中、低覆盖度草地之间转化比例较大,草场退化严重。2)延河流域15年间平均斑块面积在增加,斑块密度增大,景观趋于破碎化。景观多样性减小,优势度增加,景观异质性程度在降低。3)耕地面积有所增加,毁林(草)开荒与退耕还林(草)并存,人为开荒活动仍在加剧;建设用地面积大幅度增加,主要来自于农村住宅和开发油田等工矿建设用地的扩张。4)土地利用格局变化的驱动因子主要包括:水土流失、水资源短缺的自然因素及人口压力、宏观政策等人文因素。     

西藏羊卓雍错流域冰川-湖泊动态变化研究

基于landsat卫星数据,数字高程模型(DEM)数据以及气象数据,借助遥感和地理信息系统技术,定量分析了1977年到2012年西藏羊卓雍错流域内冰川、湖泊的变化及其原因。结果表明:35年间该流域冰川面积持续缩小,并且在2000年以后有加速退缩的趋势,共减少了58.45km2。湖泊经历了先缩小后增大再加速萎缩的过程,35年来湖泊共缩小了46.19km2。流域35年来年均气温上升明显,尤其是冬季气温上升幅度大,气温的升高是冰川快速退缩的主要原因;湖泊的消涨取决于降水和蒸发的综合作用,冰川和湖泊之间的水文关系不显著。该区域近年来有暖干化的趋势,水资源压力较大。     

Exposure risk assessment and evaluation of the best management practice for controlling pesticide runoff from paddy fields. Part 1: Paddy watershed monitoring

Rice pesticide concentrations in surface water along with hydrological balance and water management conditions were investigated in a paddy watershed of about 100 ha at the Sakura river basin in Tsukuba, Japan, for 3 years from April 2002. Monitoring on different hydrological scales ranging from a paddy plot up to a watershed determined the importance of water management associated with rainfall events and the cyclic irrigation for reducing pesticide discharge into aquatic environments. Surface drainage significantly increased as a response to rainfall events greater than about 1.5 cm day(-1). A total of 16 herbicides were detected in the stream water and their peak concentrations mostly occurred from early to mid-May following the pesticide application period. Two water management factors influencing the pesticide runoff from paddy fields were defined: excess water storage capacity (EWSC) and water holding period (WHP). Uncertainty analyses of pesticide discharge from a paddy plot for dymron (daimuron) and imazosulfuron (IMS) were performed using Monte Carlo simulation (MCS) with prescribed probability of rainfall and water management practice from observations over a period of 3 years. Application of an intermittent irrigation scheme with shallow water depth practice and high drainage gate to maintain the EWSC > 2 cm and increasing WHP from the current Japanese Agricultural Chemicals Regulation law of 3-4 days to at least 10 days were recommended for reducing the pesticide runoff from paddy fields in a monsoon region such as in Japan. The combination of good water management in field plots and small-scale water cycling is the best management practice for controlling pesticide discharge from paddy watersheds.     

区域平均雨量估算对径流模拟精度影响问题的研究

较大流域的降水通常具有时空分布不均匀的特点,往往在雨量站较少情况下采用测站范围以内的降水量均化值对径流进行模拟精确偏低。本文分别采用分块法、单元格点法以及DEM法计算区域平均降雨量,并在此基础上建立潘家口水库来流预测模型。比较模型的模拟结果发现,以DEM法计算区域平均雨量值作为预测模型的输入所模拟的效果优于另外两种区域平均雨量计算方法,且预测结果令人满意。     

东北黑土区土壤侵蚀模拟中的地形因子尺度分析

地形因子是土壤流失方程中坡度坡长两因子的乘积,用来表示土壤侵蚀中的地形效应,与研究区域的地形地貌特点密切相关。本文以黑龙江省克东县丰收小流域为例,利用1:5万和1:10万地形图建立数字高程模型(DEM),探讨了不同DEM分辨率和地形图比例尺变化所产生的地形因子的尺度效应。认为东北黑土区利用1:5万地形图计算地形因子时,20m格网大小是较理想的DEM分辨率;另外,在利用较小比例尺地形图建立的DEM计算地形因子时,汇水单元的划分不宜过细。     

SubTOPMODEL模块构建及其在清水河的应用

在TOPMODEL模型原理及其特点的基础上,结合塔里木河流域的雪冰水文特点,构建subTOPMODEL子模块,并与TOPMODEL模型松散耦合,以完善TOPMODEL模型.并把模型应用于垂直地带性明显,雪冰融水为重要补给的清水河流域,对原模型、改进模型、实测值的两两比较表明,模拟结果走型匹配较好,但由于在高强度降雨情况下,超渗地面径流对洪峰贡献很大,而TOPMODEL模型基于变源产流面积理论,没有充分考虑超渗地面径流,计算主洪峰流量明显小于实测流量;改进模型的模拟效率系数为0.738,效率系数结果提高度不是令人满意,仅提高了0.051,但其春冬季节细微表现证实改进模型的有效性.     

基于生态环境需水的延河流域水资源开发度研究

在充分认识和计算延河流域生态环境需水量的基础上,建立了水资源开发度模型,得出了延河流域目前水资源开发度为39.1%,而水资源的开发程度为20.8%,开发利用状态基本在警戒域值范围之内,但由于黄土高原的水环境特征,其前景不允许盲目乐观。针对延河流域不同河段的生态环境特征及社会经济状况,提出了其上、中、下游河段改善生态环境质量,实现流域水资源可持续利用的建议。     

基于BP模型的延河流域社会经济需水预测

以延河流域为例,运用主成分分析法筛选出影响流域社会经济需水的主要指标,并根据1980-2000年各项指标的统计数据,在Matlab平台下,采用具有自学习、自适应特点的BP神经网络模型,预测了流域在2010、2020以及2030年的社会经济需水量,以期为完善流域水资源信息系统,平衡水资源供给与需求,实现未来规划年水资源合...     

A simulation-based two-stage interval-stochastic programming model for water resources management in Kaidu-Konqi watershed, China

This study presented a simulation-based two-stage interval-stochastic programming(STIP) model to support water resources management in the Kaidu-Konqi watershed in Northwest China.The modeling system coupled a distributed hydrological model with an interval two-stage stochastic programing(ITSP).The distributed hydrological model was used for establishing a rainfall-runoff forecast system,while random parameters were provided by the statistical analysis of simulation outcomes.The developed STIP model was applied to a real case of water resources management planning in Kaidu-Konqi watershed,where three scenarios with different water resources management policies were analyzed.The results indicated that water shortage mainly occurred in agriculture,ecology and forestry sectors.In comparison,the water demand from municipality,industry and stockbreeding sectors can be satisfied due to their lower consumptions and higher economic values.Different policies for ecological water allocation can result in varied system benefits,and can help to identify desired water allocation plans with a maximum economic benefit and a minimum risk of system disruption under uncertainty.     

刘家峡水库调度方式对黄河上游水文情势的影响

水库调度方式对河流水文情势的改变有着重要的影响,文中结合水库防洪、发电、供水调度模拟模型,设置了水文情势的量、时间、频率、延时和变化率5种基本特征的32个指标,采用水文变异法(RVA)对不同水库功能模式下,河流水文情势的改变进行定量化研究。研究表明:刘家峡水库发电调度有15个水文情势指标发生高度改变,占指标总数的47%;水库供水引发了20个水文情势指标发生高度改变,占指标总数的近63%;供水调度对河流水文情势整体改变度为0.77,较发电调度改变程度0.43更高,相对防洪和发电调度,改变更为强烈,影响更为广泛。在防洪、发电、供水三个水库功能中,供水调度对河流水文情势的影响最显著,防洪调度最小。     

Check dam extraction from remote sensing images using deep learning and geospatial analysis: A case study in the Yanhe River Basin of the Loess Plateau,China

Check dams are widely used on the Loess Plateau in China to control soil and water losses, develop agricultural land, and improve watershed ecology. Detailed information on the number and spatial distribution of check dams is critical for quantitatively evaluating hydrological and ecological effects and planning the construction of new dams. Thus, this study developed a check dam detection framework for broad areas from high-resolution remote sensing images using an ensemble approach of deep learning and geospatial analysis. First, we made a sample dataset of check dams using GaoFen-2 (GF-2) and Google Earth images. Next, we evaluated five popular deep-learning-based object detectors, including Faster R-CNN, You Only Look Once (version 3) (YOLOv3), Cascade R-CNN, YOLOX, and VarifocalNet (VFNet), to identify the best one for check dam detection. Finally, we analyzed the location characteristics of the check dams and used geographical constraints to optimize the detection results. Precision, recall, average precision at intersection over union (IoU) threshold of 0.50 (AP₅₀), IoU threshold of 0.75 (AP₇₅), and average value for 10 IoU thresholds ranging from 0.50-0.95 with a 0.05 step (AP_50-95), and inference time were used to evaluate model performance. All the five deep learning networks could identify check dams quickly and accurately, with AP_50-95, AP₅₀, and AP₇₅ values higher than 60.0%, 90.0%, and 70.0%, respectively, except for YOLOv3. The VFNet had the best performance, followed by YOLOX. The proposed framework was tested in the Yanhe River Basin and yielded promising results, with a recall rate of 87.0% for 521 check dams. Furthermore, the geographic analysis deleted about 50% of the false detection boxes, increasing the identification accuracy of check dams from 78.6% to 87.6%. Simultaneously, this framework recognized 568 recently constructed check dams and small check dams not recorded in the known check dam survey datasets. The extraction results will support efficient watershed management and guide future studies on soil erosion in the Loess Plateau.